El turbocompresor: una técnica positiva (Parte 2)


Publicado por Taller Actual
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Prueba de un turbo en banco de ensayo.

Esta nota es la continuación de la Parte 1, Taller Actual 155-pág. 100, y de la parte 2, Taller Actual 157 pág., en donde se brinda una especie de introducción y funcionamiento, y se trata el diseño del turbocompresor.
La partefija de la turbina, está compuesta por un solo carter central, que contiene los conductos de entrada y salida de los gases de temperatura de dichos gases alcanza los 950 grados C., y en general es fabricada en fundición refractoria (Ni-Resist) con un 25 por cientode níquel como base, muy resistente a la erosion por oxidación a alta temperatura. 
El ingreso de los gases, es perpendicular al eje de rotación del rotor, y el turbo posee posee una brida fija al colector o conducto de escape del motor.
El conducto de salida es axial, y posee una brida conectada al tubo del sistema de escape del vehículo. La mayoría de los pequeños turbos, utilizados en los motores nafteros – antes quellegara la tecnología de la geometria variable TGV – poseian un sistema de regulación por cortocircuito de los gases (válvula “wate gate”).
En este caso, la válvula construidaen fundición, forma parte del canal de derivación, como todos los componentes del dispositivo de accionamiento de descarga.
Respecto al rotor de la turbina, se lo denomina también “rotor caliente” debido al contacto permanente con los gases calientes. La periferia posee conductos que se forman debido a la posición de los álabes o paletas existentes, calculados matematicamente.
El perfil de los álabes, está diseñado de forma que la resultante de las fuerzas creadas por el “flujo centripeto” de los gases sobre los álabes, determine un par motor sobre el eje del rotor. Estas fuerzas son generadas, debido al cambio de dirección de las moléculas de gas, según el caso. La velocidad de las gases, que accionan al rotor pueden alcanzar la velocidad del sonido. Cabe señalar que, las distancia existente entre las válvulas de escape del motor y el rotor caliente del turbo varia, en función del tipo de motor que usa el vehículo. Es decir que dicho rotor de la turbina, es atravesando por gases a diferentes temperaturas de acuerdo a la aplicación.

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Diseño auto-cad cam de un turbo. Continúa en la pag. 50. Nuvolari Enzo ©

Naturalmente el rotor es fabricado en acero refractorio austemítico, teniendo como base, níquel, cromo, hierro (Inconel), y moldeado por el método de “cera perdida”. Los choques térmicos y las aceleraciones alternativas a que es sometido el rotor, hacen necesario una union muy fuerte del rotor y sue je, y para lograr ésto, se utiliza la soldadura por fricción.

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(1) Diseño plástico de una carcasa de turbo.
(2) Rotor del compresor de un turbo.

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Vista exterior de un turbosobrealimentador.

El eje es fabricado en acero aleado clásico, y de acuerdo a lo que corresponde, su temperatura en el extremo cercano al rotor es de 200 grados C.
Respecto al compresor, la circulación del fluido en el interior del compressor, se realiza en sentido inverso, al que lo hace la turbina. El aire es aspirado por depression hacia el centro del rotor del compressor que centrifuga el fluido, en el difusor que orienta al flujo, presurizado hacia los cilindros del motor. La presión del aire, denominada “presión de sobrealimentación”, es modulada o limitada a un máximo valor.

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Vista explosiva de los componentes.

Por otra parte, la zona fija del compressor se compone de dos pieza, • Una brida o placa trasera, fija al carparater central que constituye la base de los conductos de aire presurizado. • Un carter fijo de compresión sobre la placa trasera, la toma de aspiración que es axial, el cuerpo o estatar que cubre al rotor, y guía los filetes fluídos hacia el difusor, o voluta de salida que, en general es lisa, es decir sin proteberancias.
El difusor transforma la energía cinética y potencial de los filetes fluídos, en energía recuperable, bajo la forma de aumento de presión. Su diseño es determinante para obtener una presión de salida conveniente. Estos carters son moldeados bajo presión en aleación de aluminio de alta calidad.
El rotor del compresor posee la forma de un disco con aletas perdiladas, y es llamado rotor del compresoro “rotor frío” por posición al rotor caliente. Si el aire ingresa al compresor a una temperatura ambiente de 20 a 30 gradosC., luego egresa a 140 grados C. máximo, debido a la elevación de la temperatura por compresión.
Para su construcción, se usa una aleación de aluminio resistente a la fatiga, la pieza es fundida, su union al eje se efectúa por medio de un clavado con acanaladuras o por montaje córnico y frenada por tornillo.

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(1) Corte parcial de un turbocompresor.

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